它是DNA，却不是我们熟知的双螺旋结构。
来自澳大利亚加文医学研究所的科学家第一次在活细胞内确认了一种新的DNA结构： i-motif。I-motif 结构是一个扭曲的DNA“结”，在此之前，我们从未在活细胞内直接检测到过这种结构。这一新发现被发表于4月23日的《自然-化学》期刊上。
○嵌入DNA链中的 i-motif。| 图片来源：Mahdi Zeraati
我们知道，DNA深藏于我们体内的细胞深处。DNA编码中的信息，即60亿个G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）字母，精确地“指导”着身体的构建和运作方式。
1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克首次揭开DNA的结构之谜。自那之后，标志性的双螺旋结构便已成为公众对DNA的默认印象。而多数人不知道的是，至少在实验室中，DNA短片段还能以其他形状存在。科学家一直怀疑这些不同的形状可能在DNA代码被“读取”的时间和方式上扮演着重要的角色。
新发现的形状完全有别于双链DNA的双螺旋结构。加文抗体治疗实验室负责人 Daniel Christ 说：“这项新的研究提醒我们，完全不同的DNA结构是存在的——而且极有可能对我们的细胞非常重要。”
I-motif是一个四股DNA链的结，在这种结的结构中，同一条DNA链上的C会彼此结合。这与双螺旋结构中的情况十分不同，在双螺旋中，相对链上的字母可以相互识别，例如C会与G结合。
虽然研究人员之前就已经观测到了 i-motif 的存在，并对其进行了详细的研究，但这一现象仅在体外研究中被发现过（即在实验室的人工条件下），而不是在细胞内。从事这一领域的科学家一直在探讨i-motif “结”是否能够存在于活细胞内部。新的发现终于对这一问题进行了解答。
那么研究人员这次是如何在细胞内检测到 i-motif 的呢？他们研发了一样新工具——抗体分子的片段，它能以非常高的亲和性识别并附着于 i-motif。在此之前，由于缺乏特地用来针对 i-motif 的抗体，因此严重阻碍了对其作用的理解。
关键是，抗体片段并没有检测到螺旋结构的DNA，也没有识别出G-四联体（由富含鸟嘌呤的核酸序列所构成的四股形态）。
新的工具帮助研究人员在一系列人类细胞系中找到 i-motif 的位置。他们用荧光技术来标记 i-motif，于是在细胞核内识别出许多表明 i-motif位置的绿色斑点。
○ 细胞内 i-motif DNA结构、以及用于检测它的基于抗体分子工具的艺术构想图。| 图片来源：Chris Hammang
据研究人员描述，最让他们感到兴奋的是——随着时间的推移，他们可以看到绿色的斑点（i-motif）的出现和消失。这标志着的是它们形成、溶解、再次形成的过程。
研究人员证明了 i-motif 大多形成于细胞生命周期中的特定时间点，那就是G₁期（细胞周期中间期的一个阶段）的后段，也就是当DNA正在被“读取”之时。他们还发现 i-motif 出现在一些启动子区域（控制基因进行转录的的DNA区域）和端粒中，这些端粒是染色体的末端部分，在老化过程中发挥着非常重要的作用。
科学家认为 i-motif 的出现和消失为我们提供了关于它们功能的线索，看上去它们似乎有助于开启或关闭基因，并对一个基因是否被主动读取产生影响。同时，i-motif 的短暂特性似乎也解释了为何它们如此难以在细胞中被检测到。
加文临床基因组学研究中心负责人 Marcel Dinger 教授是这项研究的另一位领导者，他说：“在细胞中发现一种全新的DNA形态是十分令人兴奋的！这些发现将为针对DNA新形态的功能、以及其对健康和疾病的影响所展开的研究工作奠定基础。”
参考链接：
https://www.garvan.org.au/news-events/news/a-new-form-of-dna-found-in-our-cells
https://www.nature.com/articles/s41557-018-0046-3
发表于 2018-5-5 05:53
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